Спаривание валов и проверка излома оси

Задача спаривания заключается в том, чтобы добиться при сборке такого взаимного положения вала турбины и вала генератора, при котором их оси имели бы минимальный линейный и угловой излом. Из предыдущих разделов следует, что при сборке валов уменьшение линейного эксцентриситета может быть достигнуто путем тщательной расцентровки валов в пределах зазора между посадочным буртиком и выточкой. Угловой эксцентриситет может быть уменьшен путем взаимного разворота сопрягаемых валов с учетом направления перекоса плоскостей фланцев. Если торцевые биения сопрягаемых фланцев одинаковы, то путем разворота можно полностью устранить их влияние на угловой эксцентриситет. Практически неустранимым путем разворота будет случай, когда один из сопрягаемых фланцев строго перпендикулярен к оси.

Собранные с учетом вышеизложенного валы соединяются через одно отверстие временными болтами. Затяжка болтов должна производиться постепенно до получения равномерного напряжения затяга 200 кгс/см². При неравномерном затяге болтов возможен перекос фланцев и дополнительный излом оси валов.

После сборки приступают к проверке излома оси валов. Проверку можно проводить: а) на токарно-центровом станке (определяется радиальное биение основных поверхностей спаренных валов поворотом их на станке; метод используется при контроле валов ограниченных размеров); б) с помощью струн (проверку можно проводить в горизонтальном и вертикальном положении;
в цеховых условиях удобнее пользоваться горизонтальным методом проверки, а на ГЭС, при монтаже агрегата — вертикальным).

Методика проверки излома оси по струнам в горизонтальном положении показана на рис. 7.5. Проверка начинается с правильной установки валов, натяжения и выверки струн. Вал турбины опирается фланцами на две неподвижные призматические опоры, снабженные регулируемыми роликами, и выверяется с помощью ватерпаса в горизонтальное положение. Вал генератора одним концом закреплен к фланцу вала турбины, а вторым — свободно опирается на легкоподвижную в горизонтальной плоскости роликовую опору.

Рис. 7.5. Схема проверки по струнам излома оси валов.

1 — стойка; 2 — вал турбины; 3 — струна; 4 — ротор генератора; 5 — подвижная опора; 6 — штихмас; 7 — наездник; 8 — каток; 9 — призма; 10 — плита подвижной опоры; 11 — ролики; 12 — электрическая цепь.

Две стальные струны диаметром 0,5—0,6 мм натягиваются в горизонтальной плоскости по обе стороны валов на уровне их оси с помощью приспособления, имеющего устройство для тонкой регулировки положения струн в вертикальной и горизонтальной плоскости. Производя замеры штихмасом от контрольных поясков на фланцах вала турбины и оперируя приспособлением, добиваются симметричного положения струн относительно оси вала турбины, обычно принимаемой за базу. Правильное положение струн будет при удовлетворении следующих равенств:

Вычтя из одного равенства другое, получим

Практически считается достаточным, когда

Выражение (7.7) является условием натяжения струн в горизонтальной плоскости. В вертикальной плоскости положение струн проверяется рейсмусом от плиты стенда. Если струны натянуты правильно, приступают к проверке излома оси спаренных валов.

Линейный эксцентриситет определяется замерами штихмасом от контрольных поясков на сопряженных фланцах до струн.

Вычтя из первого равенства второе и проведя преобразования, получим

Допускается эксцентриситет Δлин ≤ 0,03÷0,04 мм. Если это условие не обеспечивается, прибегают к перецентровке валов.

Выражение для излома оси — углового эксцентриситета — на конце генераторного вала получается аналогичным образом:

Суммарный излом в горизонтальной плоскости Δx = Δлин +  Δугл. Поскольку заранее неизвестно направление максимального излома оси, проверку необходимо повторить, развернув валы на 90°. Максимальный суммарный излом определяется геометрическим сложением изломов, замеренных в плоскостях x и y:

где Δx и Δу — суммарные изломы оси, замеренные во взаимно перпендикулярных плоскостях х и у.

Точность проверки излома оси определяется рядом погрешностей, из которых наиболее существенными являются следующие: 1) неточность положения струн относительно горизонтальной плоскости вследствие их провисания и взаимного уклона в вертикальной плоскости; 2) несимметричность натяжения струн относительно оси вала турбины в горизонтальной плоскости; 3) погрешность геометрической формы базовых поверхностей валов и их взаимный эксцентриситет; 4) ошибка замеров, связанная с ощущением контакта; 5) сила трения качения в третьей опоре. Численный анализ, приведенный в работе [11], показывает, что сумма всех перечисленных погрешностей не превышает —(0,03÷0,04) мм. Эта погрешность измерения не влияет на фактический излом оси валов, но будучи допущенной, отягощает результат замера излома. Поэтому при назначении допустимого излома эту погрешность необходимо учитывать:

где Δдоп — допустимый излом оси; Δmax — максимальный измеренный излом оси; δизм — погрешность измерения по струнам излома оси.

Обычно в чертежах принято оговаривать допустимый излом оси в расчете на 1 м длины вала; он не должен превышать 0,02 мм.

При вертикальной проверке линии валов по струнам может быть достигнута более высокая точность. Погрешности, обусловленные прогибом струн и валов под действием собственной массы и силами трения в опоре, исключаются.

Кроме того, замеры проводятся одновременно в двух плоскостях по четырем струнам, что исключает влияние поворота валов на точность результатов.